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ompendio de nzimología
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COMPENDIO DE ENZIMOLOGÍA
Manuales Universitarios
88
© Ediciones Universidad de Salamanca y Enrique Battaner Arias
1.ª edición: julio, 2013
ISBN: 978-84-9012-295-2 (pdf)
ISBN: 978-84-9012-296-9 (e-Pub)
ISBN: 978-84-9012-297-6 (Mobipocket)
Ediciones Universidad de Salamanca
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Ficha catalográfica
CEP
BATTANER ARIAS, Enrique
Compendio de enzimología [Recuso electrónico] / Enrique Battaner Arias. – 1a. ed. electrónica. –
Salamanca : Ediciones Universidad de Salamanca, 2013.
320 p. - (Manuales Universitarios ; 88)
1. Bioquímica. 2. Biología molecular. 3. Biomoléculas
577.1
Índice
Introducción a la Enzimología ....................................................................................17
Notas históricas ......................................................................................................................18
I. Los orígenes ...................................................................................................................18
II. La fermentación alcohólica ...........................................................................................20
El estudio de la Enzimología ...................................................................................................22
Bibliografía general .................................................................................................................23
Capítulo 1 Las reacciones químicas: criterios de espontaneidad y cinética ..................27
1.1. ¿En qué circunstancias tiene lugar espontáneamente una reacción? ..................................28
1.1.1. El calor absorbido o desprendido en reacciones químicas ........................................28
1.1.2. Orden o desorden introducido en un sistema: la entropía........................................29
1.1.3. Trabajo útil potencial en una transformación: la Energía Libre ................................30
1.2. La velocidad de las reacciones químicas ............................................................................33
1.2.1. Velocidad y concentración: orden de reacción y molecularidad ................................33
1.2.2. Velocidad y temperatura: concepto de energía de activación ....................................38
1.2.3. Catálisis ..................................................................................................................41
1.2.3.1. Los catalizadores no entran en la ecuación estequiométrica global ..................41
1.2.3.2. Los catalizadores no alteran la posición de equilibrio de la reacción ................42
1.2.3.3. Los catalizadores modifican la energía de activación .......................................43
1.2.3.4. Catálisis homogénea y heterogénea .................................................................45
Capítulo 2 Catálisis enzimática: términos, conceptos y características generales .........47
2.1. Conceptos y términos ......................................................................................................48
2.1.1. Enzima ...................................................................................................................48
2.1.2. Substrato .................................................................................................................50
2.1.3. Centro activo ..........................................................................................................50
2.1.4. Protómero ...............................................................................................................51
2.1.5. Actividad enzimática ...............................................................................................51
2.1.6. Actividad específica, actividad molecular, número de recambio ...............................52
2.1.7. Inhibidor ................................................................................................................53
2.1.8. Activador ................................................................................................................53
2.1.9. Coenzima ...............................................................................................................53
2.1.10. Isoenzima ..............................................................................................................55
2.2. Naturaleza química de las enzimas ...................................................................................55
2.3. La especificidad de las enzimas .........................................................................................57
2.3.1. Especificidad sobre estereoisómeros .........................................................................57
2.3.2. Proquiralidad ..........................................................................................................58
2.3.3. Especificidad relativa ...............................................................................................60
2.3.4. Especificidad en enzimas multisubstrato ..................................................................60
2.3.5. Especificidad en secuencias de nucleótidos ..............................................................61
2.4. Otros aspectos de la catálisis enzimática ...........................................................................61
2.5. Teorías sobre la acción enzimática ....................................................................................62
Capítulo 3 Clasificación y nomenclatura de las enzimas. Reacciones enzimáticas .......65
3.1. Principios generales de clasificación y nomenclatura de enzimas ......................................66
3.1.1. Nomenclatura .........................................................................................................66
3.1.2. Clasificación............................................................................................................67
3.2. Reacciones enzimáticas ....................................................................................................68
3.2.1. Grupo 1: Oxidorreductasas .....................................................................................68
3.2.1.1. Clasificación sistemática de las oxidorreductasas .............................................68
3.2.1.2. Nomenclatura alternativa (recomendada) para las oxidorreductasas ................69
3.2.1.3. Algunas reacciones enzimáticas catalizadas por oxidorreductasas .....................69
(a) Deshidrogenasas ...............................................................................................69
(b) Oxidasas...........................................................................................................70
(c) Peroxidasas .......................................................................................................70
(d) Oxigenasas (no confundir con Oxidasas) ..........................................................71
(e) Hidroxilasas ......................................................................................................72
(f) Reductasas ........................................................................................................72
3.2.2. Grupo 2: Transferasas ..............................................................................................73
3.2.2.1. Clasificación sistemática de las transferasas .....................................................73
3.2.2.2. Algunas reacciones enzimáticas catalizadas por transferasas .............................74
(a) Subgrupo 2.1: Transfieren grupos monocarbonados ..........................................74
(b) Subgrupo 2.4: Glicosil transferasas ...................................................................74
(c) Subgrupo 2.6: transfieren grupos nitrogenados .................................................75
(d) Subgrupo 2.7: Fosfotransferasas o kinasas .........................................................77
3.2.3. Grupo 3: Hidrolasas ................................................................................................77
3.2.3.1. Clasificación sistemática de las hidrolasas .......................................................78
(a) Subgrupo 3.1. Hidrolizan enlaces éster .............................................................78
(b) Subgrupo 3.2: Glicósido hidrolasas (glicosidasas) .............................................79
(c) Subgrupo 3.4: Péptido hidrolasas ......................................................................80
- Serin proteinasas ............................................................................................80
- Tiol proteinasas ..............................................................................................81
- Proteinasas ácidas ...........................................................................................81
- Metaloproteinasas ..........................................................................................81
(d) Subgrupo 3.6: Acil anhídrido hidrolasas ...........................................................82
3.2.4. Grupo 4: Liasas .......................................................................................................82
(a) Subgrupo 4.1: Liasas C-C .................................................................................83
(b) Subgrupo 4.2: Liasas C-O ................................................................................84
3.2.5. Grupo 5: Isomerasas................................................................................................84
3.2.5.1. Clasificación sistemática de las isomerasas.......................................................85
3.2.5.2. Algunas reacciones enzimáticas catalizadas por isomerasas ..............................85
(a) Subgrupo 5.1: Racemasas y epimerasas .............................................................85
(b) Subgrupo 5.2: Isomerasas cis-trans ...................................................................85
(c) Subgrupo 5.3: Oxidorreductasas intramoleculares ............................................86
(d) Subgrupo 5.4: Transferasas intramoleculares (mutasas) .....................................86
(e) Subgrupo 5.99: Otras isomerasas ......................................................................87
3.2.6. Grupo 6: Ligasas o Sintetasas ..................................................................................87
3.2.6.1. Clasificación sistemática de las ligasas .............................................................88
3.2.6.2. Algunas reacciones enzimáticas catalizadas por ligasas .....................................88
(a) Subgrupo 6.1: Ligasas C-O...............................................................................88
(b) Subgrupo 6.3: Ligasas C-N ..............................................................................89
(c) Subgrupo 6.4: Ligasas C-C ...............................................................................89
Capítulo 4 Coenzimas o cofactores ............................................................................91
4.1. Introducción ....................................................................................................................92
4.2. Coenzimas asociadas a procesos redox ..............................................................................93
4.2.1. Coenzimas piridínicas (NAD+, NADP+)..................................................................93
4.2.1.1. Estructura química y modo de acción .............................................................94
4.2.1.2. Significación metabólica y fisiológica ..............................................................96
4.2.1.3. Carácter vitamínico ........................................................................................97
4.2.2. Coenzimas flavínicas ...............................................................................................97
4.2.2.1. Estructura química y modo de acción .............................................................99
4.2.2.2. Flavoproteínas ................................................................................................100
4.2.2.3. Carácter vitamínico ........................................................................................101
4.2.3. Coenzimas hemínicas ..............................................................................................101
4.2.3.1. Estructura química y modo de acción .............................................................102
4.2.3.2. Las peroxidasas ...............................................................................................103
4.2.3.3. Los citocromos ...............................................................................................104
4.2.4. Quinonas ................................................................................................................106
4.2.4.1. Ubiquinona o Coenzima Q ............................................................................106
4.2.4.2. Otras quinonas ...............................................................................................107
4.2.5. Ácido ascórbico (vitamina C) ..................................................................................107
4.2.5.1. Estructura química .........................................................................................108
4.2.5.2. Funciones biológicas .......................................................................................108
4.2.6. Glutatión ................................................................................................................109
4.2.7. Otras coenzimas redox ............................................................................................110
4.3. Coenzimas asociados a otras reacciones (no redox) ...........................................................111
4.3.1. Tiamina pirofosfato .................................................................................................111
4.3.1.1. Estructura química y modo de acción .............................................................112
4.3.1.2. Carácter vitamínico ........................................................................................112
4.3.2. Piridoxal fosfato ......................................................................................................112
4.3.2.1. Estructura química y modo de acción; metabolismo de aminoácidos ..............113
4.3.2.2. Otras reacciones dependientes de piridoxal fosfato .........................................114
4.3.2.3. Carácter vitamínico ........................................................................................114
4.3.3. Coenzimas folínicas ................................................................................................114
4.3.3.1. Estructura química y modo de acción .............................................................115
